波能推进型无人双体观测艇的水动力性能研究

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1、考食r(2人SouthChinaUniversityofTechnology硕士学位论文波能推进型无人双体观测艇的水动力性能研究作者姓名郑妍颖学科专业船舶与海洋结构物设计制造指导教师王冬姣副教授所在学院土木与交通学院论文提交日期2015年5月TheResearchontheHydrodynamicPerformanceofWaveEnergyPropelledUnmannedObservationCatamaranADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhengYanyingSuperviso

2、r：AssociateProf.WangDongjiaoSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：P751学校代号：10561学号：201220106873华南理工大学硕士学位论文波能推进型无人双体观测艇的水动力性能研究作者姓名：郑妍颖指导教师姓名、职称：王冬姣、副教授申请学位级别：硕士学位学科专业名称：船舶与海洋工程结构物设计制造研究方向：船舶与海洋工程水动力学论文提交日期：2015年5月20日论文答辩日期：2015年5月29日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：李德玉、

3、王冬姣、赵成璧、胡金鹏、罗思洪主席：李德玉委员：李德玉、王冬姣、赵成璧、胡金鹏、罗思洪华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:日期:乂丨&年5月>日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校

4、有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（舍在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在____年解密后适用本授权书。0不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：#日期：指导教师签名：日期>〇

5、/5《，汐电子邮箱：■2^-07摘要波浪能作为最有利用价值的可持续再生能源之一，早已经成为众多学者关注的焦点。自“十二五”规划提出大力发展海洋科学，积极开采海洋能源，缓解陆地资源总量日渐减少的矛盾，如何更好地实地环境勘探，如何加快研发清洁能源的利用设备，如何提高波浪能利用效率等等的问题都引发了我们的深思。本文设计的波能推进型无人双体艇观测艇系统，是一种既能结合波浪能利用，又能进行海洋数据采集监测的多功能新型艇。其一方面要满足观测艇在海况较差的远海海域实施独立工作，另一方面要在有限的负载上，尽可能利用外界的能量增大续航能力。我们选取了具有两个细长片体的双体船

6、型，并在艇体首、尾各加装两个对称的摆动式水翼。本文对上述设计方案的无人观测艇的水动力特性进行研究，主要分为三大部分：一是无人观测艇静水阻力性能研究；二是无人艇观测系统运动响应三维频域分析；三是无人观测艇系统中水翼运动特性分析。首先以1:1的船模拖曳水池试验测量的阻力为依据；分别采用了1957ITTC阻力公式及Taylor-Gertler方法，对无人观测艇的静水阻力进行近似预估；再采用CFD数值水池建模，模拟船体周围流场的方法，对比三种方法得到公式估算与数值模拟的结果相比试验结果均偏小；于是对片体间距K=∞、K=0.4125m及K=0.825m的数值模型进行计

7、算阻力对比，发现片体间距相互干扰确实对阻力计算值产生一定的影响。其次分别对有无加装水翼的无人艇观测系统在波浪中六个自由度的附加质量、阻尼系数及运动响应幅值算子（RAOs）进行了对比。水翼的加装对纵荡、纵摇及垂荡三个方向上的附加质量和RAOs影响较大，而对辐射阻尼影响较小。接着由前边得到的RAOs计算出首、尾水翼在不同航速、不同周期下的垂荡及纵摇方向的运动响应。最后再运用FLUENT软件的动网格技术，对首部水翼在不同波浪周期中的运动变化进行模拟，针对水翼在波浪中的推力性能及吸收波能的效率进行了分析。得到了不同航速，不同周期情况下的推力曲线及效率曲线。成功模拟了

8、首、尾水翼同时运动的情况，分析水翼间的推力变化及效率